شبکه های بیسیم شهری

شبکه های بیسیم شهری

در جهان امروز شايد کمتر کسي را بتوان يافت که از اينترنت اطلاعي نداشته باشد و يا حداقل نامي از کامپيوتر نشنيده باشد. ایجاد امكان دسترسی به اینترنت پرسرعت به صورت بی‌سیم، سال‌هاست كه مد نظر ارائه‌دهندگان سرویس در سراسر جهان می‌باشد. معمولاً در حوزه های تحت پوشش اپراتورها مناطقی وجود دارد كه ارائه خدمات ارتباطی به‌صورت سنتی امكان پذیر نمی‌باشد و یا هزینه بالایی در بر دارد. این مناطق معمولاً در حومه شهرها قرار داشته و جمعیت كمی دارند. درنتیجه ایجاد زیرساخت‌های سیمی برای این نقاط مقرون‌به‌صرفه نمی‌باشد. استفاده از تكنولوژی WiMAX راه‌حل بهینه‌ای است كه از جانب اپراتورها با استقبال زیادی روبه رو شده است. استاندارد IEEE 802.16 كه با نام تجاری WiMAX شناخته می‌شود و استاندارد شبكه‌های بی‌سیم شهری است، مطالب مفصلی ارائه گردیده است. در این مقاله در نظر است با مروری كلی بر عملكرد این استاندارد، نحوه پیاده سازی شبكه های مبتنی بر آن بیان شود.

تاريخچه 

راههاي زيادي براي دستيابي به اينترنت وجود دارد که عموماً به ســه دسته تقسيم مي شوند.

 

دسته ي اوّل -  دسترسي شماره گيري ( Dial-up )

اين روش با استفاده از يک مودم آنالوگ و يک خط تلفن قابل پياده سازي است و حداکثر مي تواند داراي پهناي باند  56    kbps    باشد .

 

دسته ي دوّم -  دسترسي باند پهن  (  Broadband)

 اين روش مبتني بر کابل و داراي پهناي باند گسترده براي کاربران است  و ميتوان ازDSL   و خطوط T1 و E1  به عنوان نمونه هاي اين نوع دستيابي نام برد.

 

 

دسته ي سوّم -   دسترسي  بي سيم ( Wireless )

اين روش در حال حاضر تنها بصورت Wi-Fi و Bluetooth   وجود دارد و با استفاده از امواج  الکترو مغناطيس کار ميکند و ميتواند اتصالات را در محدوده ي يک خانه ، رستوران و يا کتابخانه از تجهيزات سيمي و کابلي بي نياز کند.

 

از ميان سه روش ذکر شده ،  اينترنت مبتني بر خطوط باند پهن داراي هزينه هاي زياد و محدوديتهاي جغرافيايي از نظر راه اندازي و ارائه سرويس است . مشکل روش بيسيم نيز (Wi-Fi) محدوده ي کم تحت پوشش است که به صد و نهايتاً چهار صد متر محدود مي شود. در اين بين  کارشناسان IEEE  با آگاهي از مشکلات فوق در صدد پياده سازي استانداردي برآمدند که علاوه بر بيسيم بودن – سهولت نصب و عدم نياز به زير ساخت هاي مخابراتي – داراي پهناي باند بالا و سرعت انتقال بهينه باشد نهايتاً اين تلاشها منجر به تولد استاندارد 802.16  شد که براي شبکه هاي بزرگ بيسيم شهري يا اصطلاحاً WMAN بهينه شده بود. در اين زمينه شرکت اينتل با ايجاد سازماني به نام " انجمن کار بين جهاني براي دسترسي مايکروويو "  - Access Forum The Worldwide Interoperability for Microwave  -   يا به اختصاراً  Wimax Forum    گامي بلند در جهت هماهنگ و همگرا کردن فعاليتها و همچنين ساخت تجهيزات مورد نياز در زمينه استاندارد802.16 برداشت.

 

WiMAX   چیست ؟

 

نمونه تصویری یک شبکه بیسیم شهری یا همان WiMAX

WiMAX يك نام مشترك براي تمامي استانداردهاي IEEE 802.16a ، 802.16d ، 802.16e ميباشد اين استاندارد به وسيله زيرگروه IEEE 802.16 انتشاريافته است كه درابتدا فن آوري WLL را درطيف فركانس از10 تا 66GHZ پوشش مي داد ، اخيرا" اين مشخصات به طيف فركانس  10GHZ تغييريافته است یکی از استانداردهای شبکه بی سیم در زمینه دسترسی کاربران به ارتباطی سریع و مطمئن می باشد. این نام (WiMAX)  از حروف Worldwide Interoperability for Microwave Access گرفته شده است. WiMAX در آینده بسیار نزدیک اینترنت را در کنار شبکه های مخابراتی قرار خواهد داد و چنان انقلابی را در این زمینه به وجود خواهد آورد که روشن کردن اکثر کامپیوتر های قابل حمل و خانگی مساوی با اتصال آنها به اینترنت باشد. این استاندارد از طرف IEEE معتبر شناخته شده و پروتکل 802.16 از طرف این سازمان به آن اختصاص یافته است.

استاندارد جديد WiMAX براي شبكه هاي شهري بي سيم ، بازار دستيابي به اينترنت را متحول خواهدكرد. امروزه يافتن و خريدن يك كامپيوتر كيفي مجهز به تراشه Wi-Fi نباشد، كاري دشوار است، دكمه اي كه به كاربران كامپيوترهاي همراه اجازه دستيابي به اينترنت ر فارغ از مكاني كه كاربردر آن حضور دارد مي دهد. بدين ترتيب از اتاق غذاخوري ، اتاق نشيمن و يا كافي شاپ مي توان به اينترنت وصل شد. عموم مردم به Wi-Fi به عنوان يك ايستگاه مركزي كاري كه مي تواند ارتباط را بين چندين كاربر به طور يكسان به اشتراك بگذارد علاقمندند. البته با اين محدوديت كه فاصله كاربرانبران براي محيط داخلي ( indoor) كمتراز  100متر و براي محيط خارجي (outdoor) كمتر از 400 متر باشد.
اما استاندارد جديدي معرفي شده است كه عملا توانايي Wi-Fi را زير سوال برده است . اين استاندارد معروف به WiMAX مي باشد كه باعث ايجاد ارتباطات بي سيم اينترنتي با پهناي باند بالا با سرعتي نزديك به Wi-Fi به محدوديت هاي آن را هم ندارد يعني تا فواصل بالاي حدود 50 كيلومتر را هم پشتيباني مي كند.
شبكه هاي شهري بي سيم با سرعت هاي پهناي باند بالا چندان جديد نيستند، اما تجهيزات خاص باند پهن عمدتا گران قيمت هستند. در حال حاضر شركت ها به تدريج در حال رسيدن به توافق هايي بر روي جزييات استاندارد WiMAX هستند كه اين منجر به كاهش قيمت اين تجهيزات خواهدشد.

تفاوت WiMAX و Wi-Fi

از نظر استفاده از امواج مایکروویو برای دسترسی مستقیم کاربران به اینترنت تا حدود زیادی شبیه Wi-Fi است، با این تفاوت که سرعت آن بسیار بالاتر و برد آن به طور چشمگیری وسیع تر است به طوری که سرعت آن را می توان با خطوط پرسرعت با پهنای باند وسیع ( نظیر T3 و DSL) و برد امواج آن را با سرویس تلفن همراه مقایسه کرد. از نظر فراگیری شبکه نیز با هیچ کدام از مقیاس های شناخته شده شبکه قابل مقایسه نیست و حتی از مقیاس MAN که برای شبکه های شهری به کار می رود و در حال حاضر بزرگترین مقیاس شبکه های یکپارچه است هم به مراتب وسیع تر است. این سیستم از دو بخش کلی تشکیل می شود :

  • WiMAX BTS که بیشترین شباهت را به BTS های مخابراتی دارد.
  • گیرنده WiMAX شامل آنتن گیرنده امواج مایکروویو که میتواند بر حسب موقعیت گیرنده از یک قطعه کوچک گیرنده Wi-Fi در یک لب تاپ تا گیرنده فرستنده داخلی در یک اداره متفاوت باشد.

WiMAX BTS می تواند به طور مستقیم و با یک پهنای باند بالا ( مثلا خط T3 ) با اینترنت در ارتباط باشد و امواج را به کاربران و یا BTS بعدی انتقال دهد.

 با توجه به گستره بالای هر BTS با ایجاد BTS های متعدد در انتهای محدوده تحت پوشش یک BTS دیگر، میتوان محدوده قابل توجهی را (مشابه با سیستم تلفن همراه غیر ماهواره ای ) تحت پوشش قرار داد.

سرویس های قابل ارائه بر روی بستر شبکه WiMAX :

بر روی بستر شبکه بی سیم امکان ایجاد اینترنت پر سرعت شبکه های VPN, VoIP و سرویس های Video Conferencing , E-learning , E-banking و Video on Demand میسر می باشد.

شبکه VPN مبتنی بر فناوری WiMAX :

VPN یا همان Virtual Private Network نوعی از پیکربندی های شبکه است که به دلیل امنیت فوق العاده بالاتری که نسبت به دیگر توپولوژی های شبکه های کامپیوتری دارد با استقبال بی نظیری مواجه شده است. VPN در حقیقت با ایجاد یک تونل اختصاصی میان فرستنده و گیرنده اطلاعات ، امکان دسترسی کاربران متفرقه به اطلاعات مبادله شده در شبکه را از میان می برد. VPN هر چند بسته اطلاعاتی را به صورت کپسولی در آورده و ارسال می نماید که این کار سبب میشود داده ها درحین پروسه ارسال برای کاربران متفرقه به هیچ عنوان قابل دسترسی نباشند و امنیت داده ها را تا پایان این پروسه تضمین میکند. VPN شبکه ای است کاملا ایده آل برای سازمان ها و شرکت هایی با تعداد شعبات بالا و پراکنده که برای آنها امنیت داده ها در حین پروسه ارسال و دریافت مهمترین نکته به شمار میرود.

انواع شبکه VPN قابل ارائه توسط شرکت لایزر :

  • IP VPN
  • MPLS VPN
  • Layer2 VPN
  • Layer3 VPN

 VOD مبتنی بر فناوری WiMAX:

 Video on Demand یا به اختصار VOD سرویس پخش ویدیو و فایل های تصویری بر روی بستر IP می باشد که کاربرد آن در پخش برنامه های تلویزیونی ، پخش زنده همایش ها ، کنفرانس ها و یا مسابقات ورزشی می باشد. در این سرویس محتوا از طریق دریافت کننده های ماهواره ای، دریافت کننده های تلویزیونی و یا دوربین های تلویزیونی دریافت و از طریق دستگاه ها یا کارتهای PCI و AGP وارد سیستم میشود و بوسیله سرورهای Encoding به یکی از استانداردهای قابل پشتیبانی توسط سیستم تبدیل، فشرده و آماده پخش میشود.

روش هاي ارتباطي بي سيم :
تجهيزات و شبكه هاي كامپيوتري بي سيم بر دو قسم Indoor يا درون سازماني و Outdoor يا برون سازماني توليد شده و مورد استفاده قرار مي گيرند.
شبكه هاي بي سيمIndoor
نياز سازمان ها و شركت ها براي داشتن شبكه اي مطمئن و وجود محدوديت در كابل كشي ، متخصصين را تشويق به پيدا كردن جايگزين براي شبكه كامپيوتري كرده است. شبكه هاي Indoor به شبكه هايي اتلاق مي شود كه در داخل ساختمان ايجاد شده باشد. اين شبكه ها بر دو گونه طراحي مي شوند. شبكه هاي Ad hoc و شبكه هاي Infra Structure. در شبكه هاي Ad hoc دستگاه متمركز كننده مركزي وجود ندارد و كامپيوترهاي داراي كارت شبكه بي سيم هستند. استراتژي Ad hoc براي شبكه هاي كوچك با تعداد ايستگاه كاري محدود قابل استفاده است. روش و استراتژي دوم جهت پياده سازي استاندارد شبكه بي سيم ، شبكه Infra Structure مي باشد. در اين روش يك يا چند دستگاه متمركز كننده به نام Access Point مسؤوليت برقراري ارتباط را برعهده دارد.
شبكه هاي بي سيمOutdoor
برقراري ارتباط بي سيم در خارج ساختمان به شبكه بي سيم Outdoor شهرت دارد. در اين روش داشتن ديد مستقيم يا Line Of Sight ، ارتفاء دو نقطه و فاصله، معيارهايي براي انتخاب نوع Access Point و آنتن هستند.
انواع ارتباط :
شبكه بي سيم Outdoor با سه توپولوژي Point To Point ، Point To Multipoint و Mesh قابل پياده سازي مي باشد.
Point To point   :
در اين روش ارتباط دو نقطه مدنظر مي باشد. در هر يك از قسمت ها آنتن و AccessPoint نصب شده و ارتباط اين دو قسمت برقرار مي شود.

Point To Multi Point  ::
در اين روش يك نقطه به عنوان مركز شبكه درنظر گرفته مي شود و ساير نقاط به اين نقطه در ارتباط هستند.
 Mesh :
ارتباط بي سيم چندين نقطه بصورت هاي مختلف را توپولوژي Mesh مي گويند. در اين روش ممكن است چندين نقطه مركزي وجود داشته باشد كه با يكديگر در ارتباط هستند.
ارتباط بي سيم بين دو نقطه به عوامل زير بستگي دارد :
1- توان خروجی) Access Point ارسال اطلاعات)
2- ميزان حساسيت) Access Point دريافت اطلاعات(
3- توان آنتن
1- توان خروجی) Access Point ارسال اطلاعات)
يكي از مشخصه هاي طراحي سيستم هاي ارتباطي بي سيم توان خروجي Access Point مي باشد. هرچقدر اين توان بيشتر باشد قدرت سيگنال هاي توايدي و برد آن افزايش مي يابد.
2- ميزان حساسيت) Access Point دريافت اطلاعات(
از مشخصه هاي تعيين كننده در كيفيت دريافت امواج توليد شده توسط Access Point نقطه مقابل ميزان حساسيت Access Point مي باشد. هرچقدر اين حساسيت افزايش يابد احتمال عدم دريافت سيگنال كمتر مي باشد و آن تضمين كننده ارتباط مطمئن و مؤثر خواهد بود.
3- توان آنتن
در مورد هر آنتن توان خروجي آنتن و زاويه پوشش يا انتشار مشخصه هاي حائز اهميت مي باشند در اين راستا آنتن هاي مختلفي با مشخصه هاي مختلف توان و زاويه انتشار بوجود آمده است كه آنتن هاي Omni ، Sectoral ، Parabolic ، Panel ، Solied و . . . . مثال هايي از آن هستند

شبکه LAN to LAN مبتنی بر WiMAX :

یکی دیگر از امکانات بی نظیر فناوری WiMAX استفاده از این فناوری در شبکه های LAN to LAN است. شبکه LAN to LAN مبتنی بر این فناوری اتصال پرسرعت دو یا چند شبکه LAN را به صورت FULL - MESH امکان پذیر می سازد بدین صورت که دو یا چند شبکه LAN با هر نوع سرویس ارتباطی میتوانند با استفاده از فناوری WiMAX ارتباطی ایمن و پرسرعت با یکدیگر داشته باشند. به عنوان مثال کارمندان یک سازمان یا ارگان بزرگ میتوانند با استفاده از این فناوری در منزل خود نیز به سازمان یا ارگان خود مرتبط باشند و یا از سرویس اینترنت پر سرعت آن استفاده کنند.

  کنفرانس ویدئویی Video Conferencing :

 در یک تعریف ساده و اولیه می توان گفت Video Conferencing یعنی امکان برقراری ارتباط بین دو یا چند مکان داخل شهری ، بین شهری ، بین کشوری و یا ترکیبی از آنها به نحوی که در هر مکان شخص یا گروه شرکت کننده در کنفرانس بتواند صدا ، تصویر ، اطلاعات دیجیتال و مدارک کاغذی (مستندات ، نقشه ها و ... ) اشخاص و گروه های دیگر شرکت کننده در کنفرانس را بشنوند و ببینند

علل بكارگيري تكنولوژي  Wimax

1-   گسترش پوشش محدود wlan به پوشش وسيع درمناطق شهري براي ارائه سرويسهاي ديتا به صورت سياراست تا بدين طريق ايده اينترنت پرتابل به واقعيت بپيوندد.

2-   استفاده ازاين تكنولوژي به جاي تجهيزات كابلي به دليل دشواري دسترسي به اين تجهيزات دربرخي ازمناطق شهري وحومه جهت اتصال مراكزتجاري وكاربران خانگي .

3-   ایجادپلي بر روي شكاف ديجيتالي با ارائه ديتا باندپهن درمناطق كم جمعيت .

درسايه استفاده ازتكنولوژيهاي نو ، WiMAX  يك دسترسي بي سيم باندپهن با سرعت چندين مگابيت برثانيه ودرمحدوده چندين كيلومتر به كاربران اينترنتي ارائه خواهدكرد. همچنين سرويسهاي پرسرعت ديتا را به همه ترمينالهاي سيارنظير (laptop ها و PDA ها  و غيره ) ارائه ميدهد اين عملكرد همراه با ايجاد يك تعادل بهينه بين سرعت انتقال اطلاعات و محدوده پوشش صورت مي گيرد. ودرنهايت WiMAX براي كاربران سيار درخانه يا اداره اينترنت پرتابل را فراهم مي سازد. 

نمونه شبكه های پیاده سازی شده  بیسیم
بزرگترین شبكه‌ای كه با توجه به این تكنولوژی (بیسیم) به صورت آزمایشی پیاده‌سازی شده‌است، توسط یك اپراتور شبكه در انگلستان به كمك دانشگاه كنت ایجاد شده است. اپراتور Telabria كه یكی از معتبرترین اپراتورهای شبكه‌های بی‌سیم می‌باشد، در فواصل 15 مایلی اقدام به نصب آنتن برای ارائه سرویس نقطه به نقطه نموده است. كاربران این شبكه اكثراً در رده SOHO و  SME‌های شهر كانتربری می‌باشند و سرویس را به صورت آزمایشی 90‌روزه از اپراتور مذكور دریافت می‌نمایند.
پهنای باندی كه توسط این اپراتور به مشتركان ارائه می‌شود، در حدود Mbps 45 می‌باشد. لایه هسته و توزیع شبكه ایجاد‌شده مبتنی‌بر استاندارد IEEE 802.16d است و مشتركان انتهایی با استفاده از WDSL‌ها به شبكه متصل می‌گردند. تقارن در سرویس‌های دسترسی ارائه‌شده محدویت‌های ارسال و دریافت را برای مشتركان كاهش می‌دهد. 

     دسترسي بي سيم باندپهن (BWA ) براي چندين سال است كه مورد استفاده اپراتورها و مراكز تجاري قرارگرفته و بيشترين رضايتمندي را براي كاربرانش داشته است . اما استاندارد جديد مبتني برIP كه توسط IEEE 802.16 انتشار يافته به احتمال زياد پذيرش استفاده از اين تكنولوژي را تسريع خواهد بخشيد ، وحوزه استفاده اين فن آوري را درسايه عملكردهاي زير توسعه خواهد داد.

1-   امکان استفاده از باندهای فرکانسی مجوزدار ( Licensed ) و بدون نیاز به مجوز ( Unlicensed )

2- عملکرد منحصر به فرد انتشار به صورت دید غیر مستقیم ( NLOS )

      3-  پشتیبانی از QOS

4-   ارائه سرويسهاي سيار

به طورهمزمان انجمن (wimax forum ) كه توسط پيشگامان اين صنعت ايجادشده است . پذيرش همه جانبه دسترسي بي سيم باند پهن را به وسيله تاسيس يك عنوان تجاري براي اين فن آوري وهماهنگ ساختن كاركرد بين محصولات آن را تقويت خواهدكرد.

مقصود اين مقاله برجسته نمودن وارزشيابي wimax  به عنوان يك راه حل مناسب مي باشد.

-  گسترش پوشش نقطه ای  wlan ( hot spots)فعلي به پوشش با وسعت منطقه اي (hot zone ) به طوري كه اين فن آوري درخانه ويا به صورت سيار مورد استفاده قرارگيرد.

-  پوشش مناطق کلان شهری metropolitanبراي ارائه سرويسهاي ديتا به مشترك سيار

-  ارائه دسترسي باندپهن درنواحي شهري وحومه جائي كه كيفيت كابل مسي مطلوب نيست ويا نصب آن با دشواري روبرو مي باشد.

-  كاهش شكاف ديجيتالي درمناطق كم جمعيت جائي كه عوامل اقتصادي وفني توسعه باندپهن را با چالش  روبرو ساخته است.

علاوه براين كاربردها اين مقاله ديگر كاربردهاي بالقوه اين تكنولوژي را نظير، استفاده ازآن براي ارتباطات تلفني ، يا استفاده از آن به عنوان يك راه حل back hauling موثر نقطه به چند نقطه براي اپراتورها ومراكز تجاري را روشن خواهد ساخت .

Wimax چگونه كار مي كند 

به طور كاربردي wimax شبيه به Wi-Fi  عمل ميكند اما درمحدوده وسيعتر و با تعداد بيشتري كاربر.

سيستم wimax شامل دوقسمت مي باشد 1-  ايستگاه پايه (base station ) 2- تجهيزات مربوط به كاربر (CPE )

يك ايستگاه پايه wimax مي تواند مستقيما" با استفاده از يك اتصال كابلي با پهناي باند زياد (مثلا يك خط T3 ) به اينترنت اتصال داده شود ايستگاه پايه همچنين مي تواند به صورت يك ارتباط راديويي (LOS ) به ايستگاه پايه wimax ديگري اتصال پيدا كند اين اتصال به ايستگاه ديگر اغلب به عنوان back haul  شناخته ميشود.

Wimax دوشكل از سرويس بي سيم را فراهم مي كند.

1- به صورت non-line of sight ( ديد غيرمستقيم ) كه يك آنتن كوچك روي كامپيوتر به يك ايستگاه پايه اتصال پيدا ميكند كه دراين حالت wimax از فركانسهاي پايين تر (2-11GHZ  ) استفاده ميكند  فركانسهاي پايين تر به راحتي به وسيله موانع فيزيكي پراكنده نمي شوند ودراطراف آنها به خوبي انكسار مي يابند.

2- سرويس line of sight (ديد مستقيم ) دراين حالت CPE داراي يك آنتن خارجي ثابت بشقابي مي باشد كه به طورمستقيم با ايستگاه پايه ارتباط برقرار ميكند اين اتصال داراي پايداري وقدرت بيشتري مي باشد بنابراين قادر است اطلاعات را با سرعت بالاتر وخطاي كمتر ارسال كند  فرستنده هاي LOS از فركانس هاي بالاتر (حداكثر تا 66GHZ ) استفاده مي كنند درفركانس هاي بالاتر تداخل كمتر ومقدار بيشتري پهناي باند وجود دارد.

Wimax واقعيتي بدور از اغراق

همان گونه كه قبـلا" ذكرشـد ، wimax توانائي ارائه ديتـا با سرعت بالا و با پوشش در محدوده وسـيع را دارد ظرفيت 75mb/s براي ايسـتگاه پايه (base station ) با يك كانال با عرض باند 20mHZ و در بهترين شرايط انتشـار و با اسـتفاده از ويژگيهاي كامل اختيـاري wimax قابل وصـول ميباشد ، اما با استفاده از تعديل كننده ها (Regulators ) اين پهنـاي باند ماكزيمم به MHz 10 و يا كمتر كاهش مي يابد.

محدوده پوشش درحدود 5km براي تجهيزات مشترك درمحيط هاي داخلي (Indoor ) با انتشار به صورت NLOS و براي تجهيزات مشترك (CPE ) كه به يك آنتن خارجي اتصال دارد با انتشار به صورت 15km  LOS است . هرچند كه در شرايط ايده ال و با كاهش سرعت انتقال (چند مگابيت برثانيه ) پوشش تا 50km هم دست يافتني مي باشد.

دسترسي به محصولات wimax

محدوده توسعه توليدات wimax در دومرحله اصلي طرح ريزي شده است .

درنيمه سال 2005 تراشه هاي 802.16d عرضه مي شود عرضه اين تراشه ها ، قيمت تجهيزات مشترك را در( CPE ) مقرون به صرفه خواهند ساخت واستفاده از آن را در مصارف داخلي (Indoor ) با انتشار به صورت NLOS توسعه مي دهند درسال 2006  Laptop هايي كه مجهز به تراشه هاي 802.16e هستند در دسترسي قرار مي گيرند و بعد از آن ديگر ادوات سيار نيز به اين تراشه ها مجهز مي شوند بدين صورت اينترنت سيار فراهم مي آيد.

اعتقاد براين است كه توليدات ابتدايي wimax و توليدات مربوط به استاندارد 802.16a درابتداء سال 2005 دردسترس خواهند بود كه از نظر قيمت وعملكرد شبيه به تجهيزات فعلي راديويي (به صورت LOS ) عمل مي كنند¸ می باشند درنتيجه قيمت تجهيزات كاربر (CPE ) مربوط به اين توليدات مقرون به صرفه نمي باشد لذا توسعه فراگير ندارند ، به دليل آن كه اپراتورها مجبور به نصب آنتن در سمت مشترك مي باشند كه براي مشتريان خانگي نسبت به نصب ASDL اقتصادي نيست ولي مطمئنا"  802.16a  دست كم براي دوسال جهت مصارف backhauling به صورت زیرمورد استفاده قرار خواهد گرفت .

1- ترافيك مربوط به Wi-Fi  را به نزديكترين ISP انتقال دهند.

2- برقراری خطوط lease line برای مناطق پر تراکم  

3- جهت مصارف backhauling در سایتهای کوچک نسل 3G 

 تجارت wimax

Wimax تجارت دسترسي باند پهن امروزي را درسايه موارد زير به سرعت ترقي خواهد داد.

1-  استانداردسازي وقابليت كاركرد متقابل با ديگر تجهيزات

2-  استفاده از جديدترين تكنولوژي هاي راديويي با قابليت انتشار ديد غيرمستقيم

3-  پشتييباني قدرتمند سازندگان تجهيزات راديويي وصنعت تراشه ها

Wimax  همچنين تجارت دسترسي به ديتا به صورت سيار را با معرفي تراشه هاي كم مصرف هدف قرارداده است پشتيباني قدرتمند برخي از سازندگان مهم تراشه نظير Intel رمزموفقيت wimax ميباشد. از آن جائي كه  Intel مي تواند به طور گسترده ترمينالهاي سيار (نظير  Laptop و PDA ) را به اين تكنولوژي مجهز كند.

Wimax مكمل دسترسي هاي ثابت وسيار

Wimax تكميل كننده شبكه هاي ثابت وسيار درصورت نياز مي باشد اين بخش تحليل جزئي تر از wimax يكپارچه با شبكه هاي ثابت وموبايل را ارائه ميدهد.

Wimax براي دسترسي بي سيم ثابت

دسترسي سراسري باندپهن به يك الويت براي چندين كشور بدل شده است دربيشتر كشورهاي توسعه يافته ميانگين پوشش باند پهن به 90% درچند سال آينده خواهد رسيد اما در اين كشورها پوشش در مناطق روستايي از50%  تجاوز نخواهد كرد.

 اين شكاف توسعه مي تواند به دو عامل دسته بندي شود:    1- نوع منطقه (شهري يا روستايي )  2-  سطح توسعه ملي

 دركشورهاي توسعه يافته ، توسعه سرويسهاي DSL درنواحي شهري و حومه متمركز شده است درحاليكه پوشش مناطق دورافتاده ، شهرهاي كوچك ومناطق روستايي ازاين توسعه عقب مانده است ، مانع عقب ماندگي كيفيت نامناسب خطوط نصب شده كابل مسي ، دوري فاصله ازمراكز تلفني وپايين بودن تراكم جمعيت مي باشد دراين مقاله ، wimax  با  QOS مربوط به آن ، وسعت پوشش ، ميزان سرعت ديتا شبيه به DSL به طور طبيعي به عنوان اولين انتخاب مناسب براي ارائه دسترسي باند پهن براي كاربران خانگي مي باشد همچنين wimax يك راه حل جذاب براي مراكز اقتصادي بزرگ كه داراي چندين شعبه دريك منطقه ازيك كلان شهر هستند مي باشد.

دركشورهاي درحال توسعه تمركز اصلي باند پهن روي مناطق شهري وحومه مي باشد ، ضريب نفوذ پائين سيستم تلفن معمولي (post ) كيفيت نامناسب زوج سيم ، مانع توسعه وسيع DSL شده است از اینرو نياز به ديگر فن آوريهاي مناسب دركنار DSL  را امري ضروري ساخته است ، پارامترهايي از قبيل دسترسي روي زوج سيم ، فاصله ترمينال از مركز تلفن ، هزينه هاي (back hauling )  و (teledensity ) انتخاب را به سمت ديگر راه حل ها سوق مي دهد.

 دراين متن wimax  به عنوان يك انتخاب ممتاز پرداخته شده است ، علاوه بر آن امكان ارائه سرويسهاي باندپهن همراه با سرويس هاي صدا (voice ) به تدريج جايگزين تكنولوژيWLL باند باريك خواهد شد.

توپولوژيهاي توسعه

       چندين نوع توپولوژي و چندين نوع back hauling  توسط ايستگاههاي پايه wimax  پشتيباني شده است.  

1- انتقال ترافيك با اينترفيس كابلي(بطور نمونه روی اترنت)   wire line Backhauling

2- انتقال ترافيك با اينترفيس راديويي نقطه به نقطه

3-انتقال ترافیک روی ایستگاه پایه Backhauling wimax

مورد سوم اشاره به آن دارد كه ايستگاه پايه قابليت انتقال دوطرفه ترافيك (backhauling ) را روي خودش دارد . اين عمل با كنارگذاردن قسمتي از پهناي باند كه بطور معمول براي ترافيك كاربر انتهايي به كارمي رود جهت مقاصد backhauling  تخصيص داده می شود .

Wimax جهت اينترنت پرتابل

Wimax به طور معمول مكمل شبكه هاي سيار و شبكه هاي Wi-Fi مي باشد .

شبكه هاي موبايل تحرك پذيري كاملي (full mobility ) را ارائه مي دهند ، واز پوشش صدا درگستره ملي پشتيباني مي كنند همچنين يك ديتا با سرعت متوسط را فراهم مي كنند wimax ميتواند  به عنوان يك راه حل مكمل جهت ارائه پهناي باند بالاتر درصورت نياز خصوصا" درمناطق پرتراكم شهري به كارگرفته شود. wlan ها داراي قابليتهاي پوشش وتحرك پذيري محدودي مي باشند.Wimax با گذر از اين محدوديتها يك اتصال باند پهن دريك منطقه وسيع (hot zones ) را فراهم مي كند راه حلهاي Wi-Fi وwimax مكمل يكديگرند ، Wi-Fi  اغلب براي پوشش با برد محدود ، ارتباطات محيط هاي

 داخلي (Indoor ) خصوصا" درمراكز تجاري و درخانه وwimax براي ارتباطات درمحدوده محيطهاي خارجي (outdoor ) به كار گرفته مي شود.

اينترنت قابل حمل

اينترنت سيار يك اتصال پيـوسته در سراسر شبكه را براي كاربران مهيا مي كند ، علاوه برآن نسل جديدي از شبكه ها با دسترسي چندگانه (FTTU, DSL , wimax , wifi , 3G و غيره ) قادرند كه براي كاربران انتهايي هميشه بهترين Always Best connect اتصال را فراهم آورند.درهنگامي كه كاربران خواهان دسترسي به برنامه هاي كاربردي از طريق بهترین شبکه دسترسی به صورت ثابت وسیارهستند.

Wimax CPE

 دربيشـتر حالات ، يك ترمينـال سـاده كه شبيه به يك مدم DSL مي باشد و به صورت plug and play  نصب ميشود  اتصـال را فراهم ميکند ( به شكل زیر نگاه كنيد ) براي كاربراني كه درچند كيلومتري از ايستگاه پايه wimax قرارگرفته اند يك آنتن خود نصب خارجي (outdoor ) همراه با ترمينال CPE براي بهبود كيفيت اتصال احتمالا" ضروري مي باشد براي مشتركين دورافتاده يك دستورالعمل جهت تعيين محل نصب آنتن به سمت ايستگاه پايه wimax نياز ميباشد . براي مشتركين كه علاوه بر سرويسهاي باند پهن درخواست كننده ، سرويس صدا (voice ) هستند يك CPE مخصوص لازم است تا يك اتصال استاندارد يا سرويس VOIP را فراهم كند. 

Wimaxانعطاف پذيري بيشتر و امنيت بالاتر

برخلاف wlan ، wimax  روي لايه Mac ازمكانيزم grant- request  جهت تبادل اطلاعات استفاده مي كند ، اين ويژگي همراه با بكارگيري آنتن هاي هوشمند ، ومديريت مستقل روي ترافيك هركاربر اجازه بهتر از به كارگيري منابع راديويي را مي دهد ، همچنين پشتيباني از كاربردهاي بلادرنگ وصدا را تسهيل مي كند. يكي از موانع توسعه گسترده wlan ضعف مكانيزم امنيتي از همان ابتدا انتشار استاندارد اوليه ميباشد ، wimax قصد دارد ازيك مكانيزم با ويژگيهاي كامل امنيتي به منظور اطمينان از حفاظت اطلاعات مبادله شده استفاده كند كه شامل موارد زير مي شود :

- تائيد هويت ترمينال با ارائه مجوز به منظور جلوگيري از نفوذ ادوات غيرمجاز

- تصدیق هویت کاربران با استفاده از پروتکل (EAP )

- رمزنگاری اطلاعات با استفاده از استاندارد رمزنگاری دیتا ( DES ) و يا استاندارد رمزنگاري پيشرفته (AES ) كه هر دو آنها قدرتمندتر از الگوريتم رمزنگاري (wep ) درwlan  مي باشد ، علاوه برآن هر سرويس كليد رمز مخصوص به خودش رمز مي شود.

 Wimax يك راه حل راديويي بسيار كارآمد

Wimax بايد توانايي ارائه يك سرويس قابل اطمينان به مسافتهاي طولاني براي مشتركين كه ازترمينالهاي داخلي Indoor  ويا از كارتهاي PC شبيه به كارتهاي wlan امروزي استفاده كنند را داشته باشد.اين تجهيزات داراي قدرت فرستنده محدودي مي باشند كه باعث محدوديت درخط ارتباطي مي شوند با استفاده ازتكنيك Sub channeling درجهت uplink  و همچنين استفاده از آنتن هاي هوشمند در ايستگاه پايه مي توان بر اين محدوديتها غلبه كرد.

سيستم wimax داراي يك لايه فيزيكي  جديد (PHY ) وهمچنين داراي يك زيرلايه Mac اختصاصي جهت پشتيباني از همه اهدافي كه براي اين فن آوري ترسيم شده است مي باشد. اين لايه Mac همراه با استفاده از مدولاسيون OFDMA درلايه فيزيكي باعث بهينه ساختن تخصيص منابع وپشتيباني ازQOS براي انواع مختلفي از سرويسهاي VOIP ، سرويسهاي بلادرنگ وغيره  بلادرنگ شده است . OFDMA درانتشار به صورت NLOS و درمحدوده فركانس 2-11GHZ بسيار مطمئن عمل مي كند وبه طور ذاتي براي غلبه بر تاخيرات انتشار به سبب بازتابهاي انتشار تحت شرايط NLOS قدرتمند مي باشد، OFDMA همراه با مدولاسيون تطبيقي( كه اختصاصا" روي هرکانال مشترك بر طبق مشخصات كانال راديويي اعمال ميشود)  مي تواند يك بهره طيف بالايي درحدود    3-4bit/Hz  را فراهم مي كند. Wimax قابليت انعطاف در مولفه هايي همچون Channelization ، فركانس كاریر، و روش انتقال به دوصورت (FDD,TDD ) فراهم ميكند كه باعث توليد تجهيزات متنوع جهت اختصاص طيف منابع در دسترسي ودستیابی به سرويس هايي كه در اهداف اين تكنولوژي می باشد¸ شده است.

Wimax از انواع مختلف  آنتن هاي پيشرفته پشتيباني مي كند ، استفاده  از اين آنتن ها جهت فراهم آوردن بهره طيفي بالا ظرفيت وكارايي سيستم و قابليت اطمينان سرويس ضروري  مي باشد.

- نوع بيمه آنتن هاي هوشمند يك گين اضافي ايجاد ميكند كه باعث پوشش فواصل دورتر و يا افزايش پوشش درمحيط هاي داخلی (indoor)   و همچنين كاهش تداخل بين سلولي وافزايش امكان استفاده مجدد از باند فركانسي در شبكه هاي سلولي را موجب ميشود.

استفاده از دايورسيتي وتكنيكهاي MIMO  كه با بكارگيري آنتن هاي چندگانه همراه است علاوه بر سيگنال اصلي از بازتابهاي چندمسيره سيگنال نيز بهره مي گيرد وباعث بهبود كيفيت وافزايش ظرفيت مي شود. 

كارايي سيستم

جدول زیر محدوده پوشش وسرعت ارسال اطلاعات را درباند 3/5GHZ براي انواع همبندي ها ومحيطها را نشان مي دهد.

 محدوده پوشش با استفاده از ویزگیهای الزامی درشکل سمت راست و با استفاده اژ ویزگیهای کامل( الزامی واختیاری ) در شکل سمت چپ

                                                          

گستره wimax و مقررات مربوط به آن

تجهيزات مربوط به wimax درباندهاي فركانسي بدون مجوز ومجوزدار عمل مي كنند. حداقل عرض باندكانال مورد استفاده 1.75GHZ ميباشد. درصورتي كه عرض باند10 MHz به عنوان يك حد بهينه درنظرگرفته شده است اگرچه باندهاي فركانسي بدون مجوز 2.4GHZ و5GHZ  به طور گسترده در دسترسي مي باشند اما استفاده ازآنها محدود به مصارف آزمايشگاهي دراين زمينه مي باشد به دليل آن كه استفاده گسترده ازاين باندهاي فركانس باعث افزايش ريسك تداخل باند فركانس وكاهش QOS شده است . باندهاي فركانس 2.5GHZ و3.5GHZ مجوزدار بيشترين مورد استفاده براي كاربرهاي wimax را دارند و بايد توجه داشت كه باند 5GHZ دربرخي از كشورها بطوركامل آزاد نمي باشد. عموما" در اغلب كشورها طيف فركانسي مجوزدار از پيش به اپراتورها تخصيص داده شده است با اين حال مقدار زيادي از طيف فركانس هنوز درفرآيند واگذاري مي باشد ، برخي ازكشورها هنوز باند فركانسي مجوزدار براي wimax مشخص نکرده اندطراحی wimax  به دوشكل انجام مي شود: 1- به صورت تقسيم فركانسي دوطرفه FDD كه بيشتر مناسب براي انتقال ترافيك مراكزتجاري مي باشد. 2- به صورت تقسيم زماني دوطرفه (TDD  ) كه بيشتر براي انتقال ترافيك نامتقارن به كارمي رود. استفاده از هردوتكنيك FDD و TDD دريك باند فركانس با رعايت باند محافظ امكان پذير مي باشد. 

انتشاردر ديد غيرمستقيم NLOS  دربرابرانتشار به صورت ديد مستقيم LOS

كانال راديويي يك سيستم ارتباطي بي سيم يا به صورت LOS ويا به صورت NLOS عمل مي كند، دريك لينك LOS سيگنال روي يك مسير مستقيم وبدون مانع از فرستنده به سمت گيرنده ارسال ميشود انتشار به صورت LOS مسـتلزم آن است كه درناحيه اول فرنل هيچ گونه مانعي وجود نداشته باشد ، درغيراينصورت سيگنال دچار افت شديد مي شود ( بهReF5 نگاه كنيد ) نواحي فرنل بستگي به فركانس عملياتي و فاصله بين فرستنده وگيرنده دارد.

دريك لينك NLOS يك سيگنال دريافتي ازطريق بازتابش ، تفرق ويا انكسار به گيرنده مي رسد . سيگنال هاي رسيده به گيرنده تركيبي از سيگنال هاي مسيرمستقيم ، پراكنده شده ، منعكسه وانكسار يافته ميباشد ، اين سيگنال ها داراي تاخير انتشار ، تضعيف ، پلاريزاسيون و دوام متفاوتي نسبت به سيگنال مسيرمستقيم مي باشد.

پديده چند مسيرگي همچنين مي تواند باعث تغيير پلاريزاسيون سيگنال شود ، بنابراين استفاده از پلاريزاسيون جهت استفاده دوباره از فركانس همان گونه  كه به طور معمول در انتشار LOS استفاده مي شود  دركار


مطالب مشابه :


شبکه های بیسیم چیست؟

زرداب سبز - شبکه های بیسیم چیست؟ - هرچی تو بخوای تمام مسائل کامپیوتر



شبکه های بیسیم - فصل دوم

it: تکنولوژی اطلاعات - شبکه های بیسیم - فصل دوم - مباحث مختلف در زمینه تکنولوژی اطلاعات و



تکنیک های مکان یابی شبکه حسگر بی سیم (ادامه)

دراین پایان­نامه یک مرور کلی بر روی تکنیک­هایی که برای مکان یابی شبکه حسگر بیسیم قابل



شبکه های بیسیم شهری

شبکه های بیسیم شهری. در جهان امروز شايد کمتر کسي را بتوان يافت که از اينترنت اطلاعي نداشته



پوشش در شبکه های سنسوری بیسیم

اینجانب در موضوع تحقیقاتی شبکه های سنسوری بیسیم فعالیت دارم . دارای 4 مقاله پذیرفته شده در



شبیه سازی الگوریتم های فازی شبکه های حسگر بیسیم در متلب

شبکه حسگر بیسیم - شبیه سازی الگوریتم های فازی شبکه های حسگر بیسیم در متلب - شبکه حسگر بی سیم



چالش های مسیریابی در شبکه حسگر بی سیم 2

شبکه حسگر بیسیم - چالش های مسیریابی در شبکه حسگر بی سیم 2 - شبکه حسگر بی سیم پایان نامه - تحقیق



برچسب :